Física moderna
Doble escletxa d'electrons
Canvia al mode de doble escletxa: les franges escalen amb λ i la separació d'escletxes.
Doble escletxa d'electrons — simulació interactiva de Física moderna. Canvia al mode de doble escletxa: les franges escalen amb λ i la separació d'escletxes. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Interferència d'ones de matèria
Canvia al mode de doble escletxa: les franges escalen amb λ i la separació d'escletxes.
Els electrons per dues escletxes produeixen interferència com els fotons, però les longituds d'ona de De Broglie d'electrons de kilovolts són picòmetres: els patrons són fins. El predefinit exagera la longitud d'ona a escala d'aula perquè la separació de franges Δy = λL/d sigui visible quan canviï la separació d'escletxes o l'energia.
- Δy = λL/d
- Dualitat ona–partícula
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Els electrons disparats d'un en un per dues escletxes estretes construeixen un patró d'interferència en una pantalla, igual que les ones de llum. Produeix un electró més ràpid (longitud d'ona de De Broglie més curta) franges d'interferència més amples o més estretes?
Prediccions a valorar
- Més estretes: la separació de franges és proporcional a la longitud d'ona, i els electrons més ràpids tenen longituds d'ona més curtes.
- Franges més amples per a electrons més ràpids.
- La separació de franges no depèn de la velocitat de l'electró.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Energia cinètica K (eV)
El que tu mesures:
- Longitud d'ona de De Broglie λ (pm)
- Separació de franges y (cm)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Interferència de doble escletxa electrònica» i prem Restableix. Separació d'escletxes = 100 nm, distància de pantalla = 50 cm.
- Activa les lectures de longitud d'ona de De Broglie i separació de franges.
- Defineix l'energia cinètica de l'electró per a cada prova i enregistra la separació de franges d'interferència a la pantalla.
Equació governant
Separació de franges d'interferència d'electrons — λ = h/p
Igual que amb la llum, dues fonts d'ona coherents separades una distància d produeixen franges d'interferència espaiades y = λL/d en una pantalla a distància L. Per als electrons, λ és la longitud d'ona de De Broglie h/√(2mK), o sigui que electrons més ràpids produeixen franges més ajustades.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula λ = h/√(2m_eK), i després la separació de franges y = λL/d amb distància de pantalla L = 50 cm i separació d'escletxes d = 100 nm. Compara totes dues amb la taula.
- Explica per què aquesta és exactament la mateixa fórmula de franges de doble escletxa que per a la llum: un cop acceptes que els electrons tenen longitud d'ona, el seu patró d'interferència obeeix matemàtica ondulatòria idèntica.
On apareix això més enllà del laboratori
- Remarcablement, aquest patró d'interferència es construeix fins i tot quan els electrons es disparen per l'aparell d'un en un, amb llacunes llargues entre ells. Explica per què això descarta la idea que els electrons simplement interfereixen entre ELLS, i suggereix en canvi que cada electró d'alguna manera «interfereix amb ell mateix».
- Si muntésssim un detector per determinar per quina escletxa passa realment cada electró, el patró d'interferència desapareix: obtens dues bandes simples en lloc. Per què «mesurar quin camí» podria destruir fonamentalment la interferència ondulatòria?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Benvingut a Doble escletxa d'electrons
- Selecciona el electró
- Prem Reprodueix
- Franges clares i fosques
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →